潘斌

（中國水利水電第八工程局有限公司，長沙410004）

0 引言

鉆孔灌注樁+鋼管內(nèi)支撐是當(dāng)前我國地鐵明挖基坑支護(hù)主要采用的結(jié)構(gòu)形式，鉆孔灌注樁承受外部車輛行走產(chǎn)生的側(cè)壓力以及土壓力、水滲透壓力等，因此其工程質(zhì)量的優(yōu)劣直接關(guān)系地鐵明挖車站基坑施工安全和臨近建筑物的安全。本文結(jié)合以往地鐵基坑開挖施工經(jīng)驗(yàn)，從鉆孔灌注樁測定樁位、埋設(shè)護(hù)筒、樁機(jī)就位、成孔、清孔、鋼筋籠制作與安裝、水下混凝土澆筑等主要施工環(huán)節(jié)進(jìn)行分析研究，并根據(jù)其施工特點(diǎn)，較為全面、系統(tǒng)的總結(jié)對(duì)其施工質(zhì)量的控制措施，以提升鉆孔灌注樁的施工質(zhì)量，確保地鐵車站基坑明挖施工的安全。

1 前期準(zhǔn)備

地鐵工程一般地處都市，鉆孔灌注樁施工前，要做好施工范圍內(nèi)的綠化改遷、交通導(dǎo)改以及管線改遷等工作，具體前期準(zhǔn)備工作要點(diǎn)如下：

一是修建施工便道。沿鉆孔樁周圍布置沖孔鉆機(jī)、旋挖鉆機(jī)、履帶吊機(jī)和混凝土罐車行走道路，對(duì)道路進(jìn)行硬化，使道路滿足灌注樁樁施工機(jī)械等行走安全，施工過程中及時(shí)清除泥漿渣土。

二是建設(shè)輔助施工的臨時(shí)設(shè)施。修建圍擋，設(shè)置鋼筋半成品堆放場、泥漿池、渣土坑和洗車槽等臨時(shí)設(shè)施，做好臨時(shí)用電設(shè)施布置以及水管的引進(jìn)。

三是做好施工污水的處理。施工生產(chǎn)區(qū)處設(shè)置沉淀池，在圍擋的四周設(shè)排水明溝，將截水排至沉淀池經(jīng)過三級(jí)沉淀后，排入相應(yīng)市政污水管網(wǎng)中。

四是建立測量控制基準(zhǔn)點(diǎn)。為保證施工控制的精確性，施工時(shí)根據(jù)設(shè)計(jì)提供的基準(zhǔn)點(diǎn)設(shè)置施工測量控制網(wǎng)，建立測量控制基準(zhǔn)點(diǎn)，利用測量控制網(wǎng)控制和校正軸線、標(biāo)高等，確保施工精度。

此外，在鉆孔樁正式施工前，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，選擇典型區(qū)域，由施工、設(shè)計(jì)、業(yè)主單位確定試驗(yàn)樁，按設(shè)計(jì)、規(guī)范要求和施工參數(shù)進(jìn)行，以核對(duì)已有的地質(zhì)資料、工程設(shè)備、技術(shù)要求及工藝是否適當(dāng)。

2 鉆孔灌注樁施工技術(shù)及質(zhì)量控制

在鉆孔灌注樁施工時(shí)，規(guī)范落實(shí)各道工序，根據(jù)地層情況合理選擇鉆進(jìn)工藝，包括干式鉆進(jìn)、泥漿護(hù)壁鉆進(jìn)等，每道工序檢查合格后方可進(jìn)入下一道工序，確保成孔質(zhì)量合格，防止出現(xiàn)質(zhì)量、安全事故。

2．1 測量放線

根據(jù)設(shè)計(jì)施工圖確定測量控制軸線，計(jì)算并復(fù)核各樁點(diǎn)的放樣資料，正確無誤后進(jìn)行實(shí)地測設(shè)樁位，樁位放樣后，放樣的樁位進(jìn)行100%復(fù)核，并根據(jù)施工現(xiàn)場具體情況設(shè)置樁點(diǎn)護(hù)樁，以便施工時(shí)能準(zhǔn)確埋設(shè)護(hù)筒，鉆機(jī)精確定位。

2.2 埋設(shè)護(hù)筒

護(hù)筒用鋼板制作，內(nèi)徑比鉆孔所用鉆頭直徑大100mm，長度大于1.5m，鋼板厚不少于5mm，如果地質(zhì)較好，可以適當(dāng)減少至不少于1.2m，頂部用角鋼加固，并安裝2～4 個(gè)提升環(huán)及留1～2 個(gè)溢漿口，溢漿口對(duì)準(zhǔn)循環(huán)槽。埋設(shè)護(hù)筒應(yīng)埋入地下深度不少于1m，用粘土分層回填夯實(shí)，護(hù)筒中心軸對(duì)準(zhǔn)測定的樁位中心偏差不得大于20mm。

2.3 鉆機(jī)就位

鉆孔樁施工采取分批跳孔施作。鉆機(jī)就位前，必須先將樁孔周邊墊平，根據(jù)建筑機(jī)械使用安全規(guī)范，旋挖鉆機(jī)安全作業(yè)坡度不得大于2°。鉆機(jī)就位后，為避免超鉆或少鉆，測量鉆機(jī)平臺(tái)標(biāo)高，控制鉆孔深度。正式鉆孔前，須經(jīng)監(jiān)理工程師檢查驗(yàn)收同意，鉆機(jī)先進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)，檢查好機(jī)況。

2.4 鉆孔

在鉆孔施工時(shí)，包括干式、濕法作業(yè)兩種，分別適用于不同地層，前者地層自身穩(wěn)定性較好，后者采用泥漿護(hù)壁，需做好泥漿處理，防止對(duì)周邊環(huán)境造成污染。

2.4.1 干鉆成孔

黏結(jié)性好的土層、穩(wěn)定礫巖層采用干式鉆進(jìn)工藝。鉆進(jìn)初期，低速鉆進(jìn)，直至護(hù)筒下1m 正常鉆進(jìn)。鉆進(jìn)過程中，地質(zhì)情況不同，鉆頭選用不同形式的，注意土層變化，根據(jù)實(shí)際地層情況對(duì)鉆進(jìn)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，鉆至設(shè)計(jì)標(biāo)高后停止鉆進(jìn)。

2.4.2 泥漿護(hù)壁及成孔（濕鉆）

濕法作業(yè)是指受水影響條件下的作業(yè)，對(duì)灌注樁濕法作業(yè)一般采用回轉(zhuǎn)鉆或沖擊鉆等，此法需泥漿護(hù)壁，成孔后孔內(nèi)充滿泥漿，灌樁砼時(shí)一般采用置換法。

泥漿配制。制漿前，先將粘土打碎，放入水中攪拌，新制、再生泥漿均由專人負(fù)責(zé)質(zhì)量檢驗(yàn)，要求粘土含膠體率≥95%，含砂率≤4%。成孔期間，可能存在需調(diào)整泥漿指標(biāo)的情況，因此需備一定的粘土、膨潤土。

泥漿管理。場地內(nèi)應(yīng)設(shè)兩套沉淀池、循環(huán)池，以減少場地占用和泥漿污染。沉淀池、循環(huán)池均設(shè)于基坑內(nèi)側(cè)，通過泥漿循環(huán)溝與樁孔溝通。泥漿池采用挖機(jī)就地開挖，且應(yīng)盡量避開砼支撐梁的位置。沉淀池和循環(huán)池大小可設(shè)3×3×1.5m。成孔施工時(shí)，先采用正循環(huán)鉆進(jìn)，進(jìn)入砂層后采用反循環(huán)鉆進(jìn)，正循環(huán)系統(tǒng)為泥漿經(jīng)鉆機(jī)注入孔底，由孔口溢出，從泥漿溝流入至沉淀池，再到循環(huán)池，最后再用泥漿泵抽注入鉆機(jī)內(nèi)至孔底形成一個(gè)循環(huán)系統(tǒng)；反循環(huán)系統(tǒng)為泥漿經(jīng)鉆機(jī)抽排至沉淀池，再到循環(huán)池，最后從泥漿溝流入到孔內(nèi)。

鉆進(jìn)成孔。開孔前啟動(dòng)泥漿泵，泥漿正循環(huán)正常后，才能開動(dòng)鉆機(jī)。成孔過程中，邊鉆進(jìn)邊注入泥漿護(hù)壁，并根據(jù)地層情況調(diào)整參數(shù)，如在進(jìn)入砂層后，正循環(huán)改為反循環(huán)。

泥漿護(hù)壁要求。鉆孔樁成孔較困難，施工期間為避免槽壁塌孔，槽內(nèi)泥漿面必須高于地下水位1m 以上，在砂層施工時(shí)應(yīng)適當(dāng)提高泥漿比重與粘度增加泥漿儲(chǔ)備量?；臃秶嬖谟倌?、淤泥質(zhì)粘土砂層，需對(duì)泥漿進(jìn)行回收利用。

2.4.3 清孔、拆桿、移機(jī)

干鉆施工時(shí)，鉆至設(shè)計(jì)深度后，采用旋挖斗清孔，實(shí)時(shí)關(guān)注電腦深度顯示值，當(dāng)顯示值為鉆進(jìn)深度顯示值時(shí)，原位正向旋轉(zhuǎn)4～5 轉(zhuǎn)，將孔底沉渣旋入容斗，提出卸渣。為保證清孔效果，在完成第一次掏渣后，使用測繩對(duì)孔深進(jìn)行檢測，若是檢測結(jié)果與鉆進(jìn)深度相同，則清孔合格，否則繼續(xù)清渣。

完成鉆孔后，做好孔深、孔徑、傾斜度的檢測工作，所有項(xiàng)目檢測結(jié)果均符合要求，方可開始下一道工序。在下放鋼筋籠前，需重新對(duì)孔深進(jìn)行測量，觀察是否存在塌孔的情況，及時(shí)判斷是否需開展二次清孔工作。

2.5 鋼筋籠制作、安裝

現(xiàn)場施工時(shí)，科學(xué)確定鋼筋籠的制作和吊裝方案，方案分為分節(jié)吊裝和一次性吊裝。

2.5.1 分節(jié)吊裝

將加工好的鋼筋籠用平板拖車通過便道運(yùn)至樁位處，一般利用50t 履帶吊分節(jié)吊放，采用孔口焊接，分節(jié)長度應(yīng)按孔深、起吊高度和孔口焊接時(shí)間合理選定。孔口焊接時(shí)，上下主筋位置應(yīng)對(duì)正，保持鋼筋籠上下軸線一致。第一節(jié)安放就位后，用鋼管卡住，立馬吊第二節(jié)鋼筋籠，根據(jù)現(xiàn)場施工實(shí)際情況確定采用單面焊接或者雙面焊接，其中雙面焊接搭接長度不小于5d，單面焊接搭接長度不小于10d。焊牢后繼續(xù)下放鋼筋籠，直至設(shè)計(jì)標(biāo)高。

2.5.2 整體吊裝

根據(jù)計(jì)算鋼筋籠的總量結(jié)果，若50t 履帶吊能滿足吊裝需求，則在現(xiàn)場采用整體吊裝。

2.6 水下混凝土灌注

下放鋼筋籠結(jié)束后，立即灌注混凝土。導(dǎo)管采用Ф258絲扣連接，導(dǎo)管應(yīng)在地上作水密封試驗(yàn)，試驗(yàn)壓力不得低于0.3MPa。灌注前先根據(jù)測孔情況判斷混凝土所需的大致方量。導(dǎo)管盡量置于孔的中間，管口與孔底保持30～50cm 的距離，確保管內(nèi)混凝土?xí)惩?。灌注前先放隔水球于?dǎo)管中，將混凝土面與泥漿液面隔開，灌注時(shí)，混凝土通過自重將管內(nèi)泥漿從下部管口排出，達(dá)到液封的目的。確保第一次連續(xù)灌注的混凝土使下部導(dǎo)管埋入混凝土的深度不小于0.8m。混凝土澆注應(yīng)保持連續(xù)進(jìn)行，澆注過程中應(yīng)勤量測，勤拆管，始終保持導(dǎo)管埋深在2.0～6.0m 左右，同時(shí)根據(jù)測量結(jié)果判斷孔內(nèi)有無異常情況，嚴(yán)禁將導(dǎo)管提出混凝土面，形成斷樁。當(dāng)混凝土面高度已超過設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高0.5～1m 時(shí)，這時(shí)導(dǎo)管應(yīng)盡量緩慢拔出，保證樁頂混凝土面慢慢彌合，避免造成泥漿進(jìn)入導(dǎo)管拔除后的空洞內(nèi)，形成夾泥樁。

混凝土采用商品混凝土，灌注樁混凝土強(qiáng)度、坍落度等性能指標(biāo)按設(shè)計(jì)、規(guī)范要求配置?；炷翝沧⑶皯?yīng)隨車有混凝土質(zhì)保書、配合比單，并對(duì)混凝土坍落度及和易性檢查合格后，方可進(jìn)行澆注。且應(yīng)經(jīng)常到混凝土供應(yīng)商處檢查水泥、砂、石、外加劑等質(zhì)量。

為確保樁頭混凝土質(zhì)量，樁身混凝土澆注高度需比設(shè)計(jì)樁長高50cm，澆注過程應(yīng)作好詳細(xì)記錄。

2.7 成樁質(zhì)量檢查

完成混凝土灌注后，做好成樁質(zhì)量檢查工作，具體檢查項(xiàng)目與標(biāo)準(zhǔn)如表1 所示。

表1 成樁質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

混凝土樁成品成品后必須檢查，檢查采用無損檢測，所有基樁混凝土質(zhì)量達(dá)到Ⅱ類樁以上標(biāo)準(zhǔn)。Ⅰ類樁達(dá)90%以上，嚴(yán)禁出現(xiàn)Ⅲ類樁。

3 鉆孔施工中常見問題與處理方法

在進(jìn)行鉆孔施工時(shí)，若是鉆進(jìn)參數(shù)選用不當(dāng)或是控制不到位，極易導(dǎo)致各種安全、質(zhì)量問題的出現(xiàn)，下文主要就幾種常見問題加以分析。

3.1 塌孔

常見塌孔事故，根據(jù)發(fā)生位置的不同可分為兩類：一是孔內(nèi)坍塌，此類問題需及時(shí)判斷坍塌位置，并進(jìn)行回填處理，一般回填至塌孔以上1～2m，同時(shí)增大泥漿比重、加高水頭；若是塌孔嚴(yán)重，可全部回填后重新鉆孔；二是孔口坍塌，此類問題需將護(hù)筒拆除，回填后重新埋設(shè)護(hù)筒。

3．2 彎孔和縮孔

如發(fā)生嚴(yán)重彎孔、探頭石時(shí)，需使用小片石、卵石與黏土混合物進(jìn)行回填，當(dāng)填料沉實(shí)后重新鉆進(jìn)；對(duì)于存在不嚴(yán)重的彎孔和縮孔現(xiàn)象，將鉆頭提至偏斜處反復(fù)掃孔，直至鉆孔正直。

3.3 卡鉆

針對(duì)此類問題，需查明發(fā)生原因、位置，使鉆頭松動(dòng)后再提起，切勿強(qiáng)提。

3.4 掉鉆

發(fā)生掉鉆時(shí)，若是必須進(jìn)入鉆孔，首先需查明孔內(nèi)是否存在有害氣體，同時(shí)也要備齊相關(guān)防護(hù)設(shè)備，現(xiàn)場由專人指揮，切實(shí)保證工作人員的安全。

3.5 斜孔

鉆孔灌注樁施工中，要求鉆桿、鉆頭、護(hù)筒中心處于同一鉛垂線，鉆進(jìn)期間使用側(cè)錘、經(jīng)緯儀檢測，防止出現(xiàn)斜孔問題。

鉆進(jìn)前，鉆機(jī)需就位平穩(wěn)，護(hù)筒保持垂直，且施工過程中應(yīng)經(jīng)常復(fù)查鉆機(jī)的水平及對(duì)中情況；鉆進(jìn)時(shí)一旦遭遇障礙物，需根據(jù)實(shí)際情況對(duì)鉆進(jìn)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，確保鉆具垂直。

3.6 坍孔

鉆進(jìn)過程中，進(jìn)入砂性土層后，降低鉆進(jìn)速度，保證砂層段的泥皮可較好護(hù)壁；鉆進(jìn)過程中，加入新鮮泥漿，進(jìn)入流砂、松散土層后增大泥漿密度。

針對(duì)輕度坍孔問題，可適當(dāng)增大泥漿密度、提高漿位；針對(duì)嚴(yán)重坍孔問題，在孔內(nèi)投入粘土泥膏，直至孔壁穩(wěn)定后，低速鉆進(jìn)，垂直下放鋼筋籠。

3.7 護(hù)筒冒頂?shù)念A(yù)防

埋設(shè)護(hù)筒時(shí)，采用跳孔埋設(shè)，清除地層表面雜填土，用粘土回填夯實(shí)，并將護(hù)筒深入粘土層中，地面下有障礙物及管線的，采用高護(hù)筒施工。

3.8 混凝土灌注過程中常見問題及處理措施

完成鉆孔后需進(jìn)行混凝土灌注，要求嚴(yán)格按施工組織設(shè)計(jì)落實(shí)各項(xiàng)作業(yè)，幾種常見問題如下，需做好相關(guān)預(yù)防與處理工作。

3.8.1 導(dǎo)管進(jìn)水

在混凝土灌注時(shí)，若是導(dǎo)管底口出現(xiàn)進(jìn)水的情況，可能原因主要有以下幾種：一是首批混凝土儲(chǔ)量不足；二是導(dǎo)管底口與孔底相距過大，混凝土下落后無法將底口埋沒。

處理方法：一旦發(fā)現(xiàn)問題立刻提出導(dǎo)管，并使用泥石泵吸出混凝土；若是必要將鋼筋籠提出，然后下放骨架、導(dǎo)管，重新灌注。

3．8.2 卡管

混凝土灌注期間，若是出現(xiàn)卡管情況，可能原因如下：一是混凝土坍落度過小；二是管口的混凝土已初凝；三是泥漿比重過大。

處理方法：基于上述原因分析，在灌注前需對(duì)混凝土的坍落度進(jìn)行檢查，確保指標(biāo)合格；灌注期間，嚴(yán)格把握好混凝土初凝時(shí)間，防止導(dǎo)管被埋無法提出。

3.8.3 塌孔

灌注過程中塌孔的表現(xiàn)主要為護(hù)筒內(nèi)水（泥漿）位驟然上升又驟降，并冒出氣泡。

處理方法：包括保持水頭或加大水頭、移開重物或機(jī)械振動(dòng)等，使用吸泥機(jī)將孔內(nèi)泥土吸出。若是塌孔停止，恢復(fù)灌注；若是塌孔還在繼續(xù)，需提出導(dǎo)管，將混凝土鉆開抓出，并使用粘土摻砂礫回填，重新鉆孔。

3.8.4 埋管

混凝土灌注期間，若是發(fā)現(xiàn)導(dǎo)管無法拔出，其原因分析如下：

①鋼筋籠質(zhì)量差，部分鋼筋籠的鋼筋插入導(dǎo)管吊環(huán)內(nèi)，對(duì)此需正反轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)管，導(dǎo)管與鋼筋籠分離后繼續(xù)澆注。

②導(dǎo)管埋深過大或混凝土初凝，導(dǎo)管無法提升。

3.8.5 浮籠

在水下混凝土灌注中，浮籠是一種較為常見的事故。在水下混凝土施工時(shí)，要求埋管較深，混凝土連續(xù)灌入，減小對(duì)鋼筋籠的沖擊；混凝土面進(jìn)入鋼筋籠一定深度后，適當(dāng)提升導(dǎo)管，防止鋼筋籠上浮。

若是已經(jīng)出現(xiàn)浮籠問題，必須第一時(shí)間處理，可以多根直徑6cm 鋼管套住鋼筋籠主筋再焊在護(hù)筒上，以免鋼筋籠上浮。

4 施工質(zhì)量保證措施

鉆孔灌注樁施工質(zhì)量直接關(guān)系到地鐵車站工程明挖基坑安全性，對(duì)此需構(gòu)建完善的質(zhì)量保證體系，落實(shí)材料、人員管理以及各道工序檢查工作，具體施工質(zhì)量保證措施如下：

①建立健全質(zhì)量保證體系及工序質(zhì)量檢測流程，配置滿足施工現(xiàn)場管理的質(zhì)控人員。

②建立質(zhì)量約束激勵(lì)機(jī)制，提升員工的責(zé)任心和工作積極性。

③提升現(xiàn)場施工管理人員的業(yè)務(wù)能力和質(zhì)量意識(shí)。編制質(zhì)量控制明白卡，使質(zhì)檢人員掌握施工工藝和質(zhì)量控制要點(diǎn)以及需質(zhì)量控制的主要技術(shù)指標(biāo)、工藝參數(shù)等；加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)場施工人員加強(qiáng)質(zhì)量教育和開展多形式的質(zhì)量活動(dòng)。

④嚴(yán)格把好進(jìn)場材料質(zhì)量關(guān)。鋼筋、水泥、砂石料等原材料進(jìn)場后必須檢驗(yàn)合格后方可使用。

⑤加強(qiáng)施工過程的質(zhì)量控制，確保規(guī)范規(guī)定的檢驗(yàn)、抽檢頻率，保證質(zhì)量指標(biāo)合格。

⑥特種作業(yè)人員要持證上崗，經(jīng)考試合格的人員才能上崗作業(yè)，作業(yè)中嚴(yán)格按規(guī)范和規(guī)程執(zhí)行。

⑦樁孔各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)必須按規(guī)范要求進(jìn)行控制和檢查，沉渣檢測用重錘進(jìn)行測定。

⑧認(rèn)真填寫各項(xiàng)原始報(bào)表，嚴(yán)格執(zhí)行“三檢”制度，混凝土澆筑前需簽發(fā)澆筑令，準(zhǔn)確計(jì)算各項(xiàng)數(shù)據(jù)和做好資料的收集及整理工作。

⑨建立質(zhì)量追溯機(jī)制。研究強(qiáng)化落實(shí)工程隊(duì)施工管理人員、質(zhì)檢人員、具體施工操作人員的質(zhì)量責(zé)任，確保相關(guān)人員履職到位。質(zhì)檢日志對(duì)每班施工部位的施工情況和主要施工人員等做好相關(guān)記錄和留下相關(guān)影像資料，每個(gè)工程部位完成，出現(xiàn)問題，能追溯到承擔(dān)該部位施工的施工管理人員、質(zhì)檢人員、具體操作人員等。

5 結(jié)束語

鉆孔灌注樁深度是綜合基坑開挖深度、內(nèi)支撐設(shè)置、地下水等因素確定，灌注樁每道施工工序質(zhì)量技術(shù)參數(shù)都應(yīng)達(dá)到相關(guān)要求。每道施工工序可能出現(xiàn)的質(zhì)量問題及相應(yīng)的處理措施是工程建設(shè)過程中不斷實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)。